Джозефсоновские контакты: проще некуда экспресс

Оригинал: "A simple method to fabricate Josephson junctions"
arXiv:2604.25195 · 2026-04-28 · CC BY 4.0 · 1 мин
Самый простой способ изготовления ключевых элементов сверхпроводящих квантовых схем.

Мостик из алюминия толщиной в несколько атомов — сердце многих квантовых приборов. Через такой мостик ток течёт без сопротивления, и им можно управлять магнитным полем. Такие мостики называют джозефсоновскими контактами — по имени британского физика, который описал их поведение. Обычно их делают с помощью электронного луча, но это дорого и медленно.

Новый метод обходится без электронного луча. Сначала на подложке рисуют маску с помощью света (фотолитография), затем лишний металл убирают потоком ионов аргона — как пескоструйная очистка, только в микроскопическом масштабе. Так получаются контакты площадью от 1 до 6 квадратных микрометров — примерно как несколько бактерий, уложенных в ряд. Меняя условия окисления, сопротивление контакта можно изменять в сто раз.

После многократного охлаждения до 10 милликельвинов — это в 30 раз холоднее, чем в открытом космосе, — контакты продолжали работать стабильно.

Из таких контактов собрали сверхпроводящий квантовый интерферометр (СКВИД) — прибор, который чувствует магнитное поле с невероятной точностью. СКВИДы, сделанные новым способом, меньше различались между собой на разных чипах, чем при электронной литографии. А когда СКВИД встроили в объёмный резонатор и использовали как параметрический усилитель, он усилил слабые сигналы в 40 децибел — это как если бы шёпот стал громче рок-концерта.

Такой простой способ изготовления джозефсоновских контактов может стать основой для массового производства сверхпроводящих квантовых схем. Меньше сложности — ниже цена, а значит, квантовые компьютеры и чувствительные датчики станут ближе к повседневной жизни.

Джозефсоновский контакт — это два сверхпроводника, разделённые тонким слоем изолятора. Ток через него течёт без напряжения, пока не превысит критическое значение — тогда контакт начинает излучать микроволны, как крошечная антенна.

Учёные
Leo Esaki
Понятия
оксид алюминия сверхпроводящий квантовый интерференционный прибор эффект Джозефсона джозефсоновский ток трансмонный кубит литография травление сплав туннельный переход полупроводниковые кубиты микроэлектроника J/ψ-мезон нитрид кремния алюминий плетение СКВИД сверхпроводимость, индуцированная деформацией термическое контактное сопротивление окисление сверхпроводящий резонатор